圧力計の用途と適切な圧力計の選び方

圧力計の基本的な役割を理解する

現代の産業文明では、圧力は温度と流量と並ぶ 3 つの基本的な物理パラメータの 1 つです。の 圧力計 、目に見えない物理的な力を視覚的な読み取り値に変換する精密機器は、プロセスの「目」としてよく説明されます。

の基本的な定義 圧力計 弾性要素 (ブルドン管、ダイヤフラム、ベローズなど) を利用して、圧力下で弾性変形を引き起こす器具です。この変形は内部の運動機構によって指針に伝達され、ダイヤル上の圧力値を示します。その存在は単に数字を表示するためだけではありません。それは 3 つの主要な使命を担っています。

• 安全バリア : ボイラー、高圧容器、または油圧システムでは、圧力が機器の限界を超えると、壊滅的な結果が生じる可能性があります。あ 圧力計 圧力変動をリアルタイムで監視し、オペレーターに早期警告を提供します。
• 効率の最適化 : 空圧ツールやウォーターポンプシステムでは、過剰な圧力はエネルギーの無駄を意味し、圧力が低いと効率の低下につながります。を通して 圧力計 、システムを最適なエネルギー効率の範囲内に維持できます。
• 品質管理 : 化学反応や食品加工では、特定の圧力環境が製品の一貫性の前提条件となります。の 圧力計 製品のすべてのバッチが標準のプロセス条件で製造されることを保証します。

初期の機械式アナログ ディスプレイから、センサー技術と統合された今日のデジタル ディスプレイまで、 圧力計 工業精度の向上を反映していますが、システム安全監視員としての地位は変わっていません。

圧力計の仕組み: 測定の科学

内部メカニズムを理解する 圧力計 が選択と使用の基礎となります。測定環境に応じて、動作原理は主に次のように分類されます。

ブルドン管ゲージ

機械式圧力計としては最も広く使用されているタイプです。そのコアは、C 字型、スパイラル、またはコイル状の平らな金属管です。

• 原則 : 流体がチューブに入ると、圧力により扁平チューブが円形断面に向かって膨張し、チューブの端に小さな変位が生じます。
• アプリケーション ：銅合金を腐食しない液体や気体の圧力測定に適しています。

ダイヤフラムゲージ

粘度が高い、結晶化しやすい、または腐食性が強い媒体の場合、従来のブルドン管では詰まりや破損が起こりやすくなります。このような場合、ダイヤフラム 圧力計 を使用する必要があります。

• 原則 ：波型金属ダイヤフラムに圧力が作用し、ダイヤフラムの変位によりコンロッドを介して指針を駆動します。
• 利点 : 強力な過圧保護機能があり、ダイヤフラムの表面積が大きいため、微小な圧力に対して非常に敏感です。

ダイヤフラムシールシステム

衛生（食品産業など）や腐食防止のため、シリコンオイルなどのトランスミッション液が充填されたダイヤフラムシールが下部に取り付けられています。 圧力計 内部機器をプロセス媒体から完全に隔離します。

デジタル圧力計

これらは、ピエゾ抵抗センサーまたは容量センサーを利用して、圧力信号を電気信号に変換します。

• 特長 ：直感的な読み取り、高精度、耐振動性に優れ、通常はバックライト、単位切り替え、ピーク記録機能を備えています。

多様な用途: 圧力計が登場する場所

の 圧力計 深海潜水器具から成層圏の航空機に至るまで、世界のあらゆる場所で使用されています。

• エネルギーと化学物質 : 製油所では数万 圧力計s 原子炉とパイプラインを監視します。読み取り値にわずかな異常がある場合は、漏れまたは詰まりを示している可能性があります。
• HVあC (暖房、換気、空調) : 空調システムとセントラルヒーティングボイラーには、 圧力計 冷媒圧力と循環水圧力を監視し、快適でスムーズなシステム動作を保証します。
• 自動車および航空宇宙 : タイヤ空気圧監視システム (TPMS) は本質的に小型化されています 圧力計s 。航空機のコックピットでは、パイロットが飛行の安全性を判断するために、油圧と燃料圧力の測定値が非常に重要です。
• 医療産業 ：酸素タンクの圧力調整器には標準装備されています。 圧力計 ガスの残量を表示し、患者への酸素供給が中断されないようにします。

特定のニーズに合わせた適切な圧力計の選択

間違った選択をする 圧力計 不正確な測定値や、さらには機器の破損につながる可能性があります。次の重要なパラメータを考慮する必要があります。

パラメータの比較: 機械式圧力計とデジタル式圧力計

キー選択の寸法

範囲選択 : 常用圧力 圧力計 フルスケールの 1/3 から 2/3 の間にある必要があります。全負荷で長期間動作すると、弾性要素が急速に疲労します。

接液部材質 : 一般的な水と空気の場合は、銅合金で十分です。酸性またはアルカリ性の腐食性媒体の場合、 圧力計 316L ステンレス鋼製を選択する必要があります。

周囲温度 : 周囲温度が高すぎると金属の弾性率が変化し、指針のオフセットが発生します。極限環境ではサイフォン/凝縮チューブが必要です。

ダイヤルサイズ : 遠くから見る場合は、100mm または 150mm ダイヤルを選択します。近接観察には40mmか60mmが適しています。

設置と校正: 精度の確保

をインストールする 圧力計 単に糸を締めるだけではありません。

• 垂直設置 : 特に特別に設計されていない限り、 圧力計 内部の機械構造に対する重力の影響を軽減するために、垂直に保つ必要があります。
• バッファリングデバイスのインストール : ポンプ出口などの圧力脈動が激しい場所では、圧力を保護するためにスナバまたはサイフォンを設置する必要があります。 圧力計 瞬間的な圧力ショックから。
• シールチェック : PTFE テープまたはガスケットを使用してしっかりと接続します。わずかな漏れがあると、静圧測定値が継続的に低下します。

の Necessity of Calibration : 時間の経過とともに、弾性要素が 圧力計 残留変形を受けます。工業用圧力計は、少なくとも年に 1 回、重錘テスターまたは高精度マスター ゲージを使用して相互校正することをお勧めします。

一般的な圧力計の故障のトラブルシューティング

• ポインタの激しい振動 : 通常、プロセスライン内の圧力脈動が原因で発生します。解決策は、液体の入ったオイル（グリセリンまたはシリコンオイル）に置き換えることです。 圧力計 .
• ポインタがゼロに戻らない : これは、過剰な圧力によるブルドン管の永久変形、または内部ムーブメントの激しい摩耗が原因である可能性があります。
• 読み取り値は一定のまま ：圧力ポートが媒体中の不純物によって閉塞され、圧力が内部に伝わらなくなっていないか確認してください。 圧力計 .
• ケースの曇りやオイル漏れ : ダイヤルシールの劣化、または観察に影響を与える極端な周囲温度の違いを示します。

メンテナンスと寿命

手入れの行き届いた 圧力計 10年以上の耐用年数を持つことができます。

• 日常点検 ：文字盤に亀裂がないか、ケースに腐食がないか観察します。
• クリーニング : 油の蓄積により読み取り値がぼやけるのを防ぐため、透明なフェイスプレートを清潔に保ちます。
• 環境保護 : 圧力計 屋外に設置する場合は、雨による浸食や日光によるコンポーネントの脆化を防ぐために、機器保護ボックスを装備する必要があります。

圧力計のコアコンポーネントと材料科学

内部構造を理解する 圧力計 特定の条件に対して最も耐久性のある選択をするのに役立ちます。高品質の機械式圧力計は、次の 5 つの主要コンポーネントで構成されています。

• 弾性要素 : の心 圧力計 。一般的な材質には、リン青銅 (通常の媒体用)、316L ステンレス鋼 (腐食性媒体用)、モネル (腐食性の高い環境用) などがあります。
• 動き : 弾性要素の微小な変位を増幅し、円運動に変換する役割を果たします。精密なムーブメントには、耐摩耗性の真鍮またはステンレススチールのギアが使用されています。
• ケース ：内部コンポーネントを保護します。一般的な材質は、ABS プラスチック、塗装スチール、または 304 ステンレス鋼です。
• ソケット/接続 : の部分 圧力計 パイプラインに接続します。ねじの仕様 (NPT、BSPP、またはメトリック) はシステムと一致する必要があります。
• ダイヤルとポインター : 通常はアルミニウム製で、色あせを防ぐために耐紫外線コーティングが施されています。

材質比較表: 環境に応じた選択

精度クラスと読み取り基準

業界では、 圧力計 国際規格 (ASME B40.100 や EN 837-1 など) によって定義されています。

• 精度クラス : 通常、「フルスケール誤差のパーセンテージ」として表されます。たとえば、 圧力計 100 psi 範囲および 1.0% 精度の場合、誤差がプラスまたはマイナス 1 psi 以内であれば合格とみなされます。
• 直線性とヒステリシス : 高品質 圧力計s 圧力の増加と減少の両方で一貫した読み取り値を維持する必要があり、これは低ヒステリシスとして知られる特性です。

精度クラスのアプリケーションリファレンス

特殊な条件に合わせてカスタマイズされた構成

標準 圧力計 モデルはすべての複雑な環境に対応できるわけではないため、信頼性を高めるには特定の構成が必要です。

防振液体充填構成

往復コンプレッサーやポンプステーションの出口では、激しい振動により標準の針が動かなくなる可能性があります。 圧力計 磨耗したり脱落したりする。

• グリセリン充填 : ほとんどの非酸化環境で最も一般的な選択肢であり、機械的寿命を大幅に延長します。
• シリコン入り : 低温でも粘稠になりすぎないため、極端な周囲温度(-40℃～200℃)にも適しています。

衛生的な構成

製薬業界や食品業界では、 圧力計 EHEDG または 3A 規格に準拠する必要があります。

• フラッシュダイヤフラム設計 ：圧力ポート内に細菌や残留物が蓄積するのを防ぎます。
• ステンレススチール ポリッシュ仕上げ : ケースとコネクタは、非多孔質の表面を確保するために電解研磨する必要があります。

設置位置と静的ヘッドの誤差

の height of the installation position of a 圧力計 「静的ヘッド エラー」として知られる重大なエラーが発生することがあります。

• 液柱補償 : の場合 圧力計 が蛇口から 10 メートル上に設置されており、パイプ内が水で満たされている場合、重力により測定値は実際の圧力より約 1 bar 低くなります。
• 環境換気 ：液体封入用 圧力計s 、通常、取り付け後にケース上部のシールプラグにある小さな穴を切り、内圧と大気圧のバランスをとり、温度による読み取り値のドリフトを防ぐ必要があります。

高度な密閉および保護技術

極端な媒体（強酸、高粘度流体、高温蒸気など）を扱う場合、多くの場合、直接測定では不十分です。

ダイヤフラムシールの動作原理

この構造では、 圧力計 柔軟な金属ダイヤフラムによってメディアから物理的に隔離されています。ダイアフラムと内部エレメントの間の空間は、システム充填流体 (通常はシリコン オイルまたはグリセリン) で満たされます。

• メディアの隔離 : 腐食性または結晶化媒体はダイヤフラムに接触するだけで、ダイヤフラム内には侵入しません。 圧力計 .
• 圧力伝達 : 媒体の圧力によりダイヤフラムが圧縮され、充填流体を介して圧力が 1:1 で測定子に伝達されます。

充填液の選択の比較

圧力計のねじと接続規格

の installation interface specification is the most error-prone part of 圧力計 選択。

接続規格比較表

安全設計と防爆機能

高圧または危険な化学環境では、製品の安全性が確保されません。 圧力計 それ自体が最も重要です。

• ソリッドフロントケース : このデザインは、ダイヤルと弾性要素の間に固体バッフルを備えています。ブルドン管が破裂すると、圧力がケースの背面からオペレータから排出されます。
• 防爆定格 ：デジタル用 圧力計s 、Ex 認定を探します。
  • 本安型 (Ex ia/ib) : 可燃性ガスに引火しないように電気エネルギーを制限します。
  • 隔爆型(Ex d) : 火花を頑丈なハウジングに閉じ込めるので、内部爆発が外部環境に引火することはありません。

よくある質問:

一部の圧力計には液体が充填されているのはなぜですか?

それは通常、グリセリンまたはシリコンオイルです。この液体が詰まった 圧力計 液体の粘性を利用して減衰を行い、高振動環境での指針の振動を抑制するとともに、内部ギアに潤滑を与えて寿命を延ばします。

「ゲージ圧」と「絶対圧」の違いは何ですか？

A 圧力計 通常、局所の大気圧をゼロ点として使用するゲージ圧力を測定します。絶対圧力は完全な真空をゼロ点として使用します。計算式: 絶対圧力 = ゲージ圧 大気圧。

圧力計が損傷しているかどうかはどうすればわかりますか?

の simplest way is to observe if the pointer returns exactly to zero when the system is depressurized. If it deviates beyond the accuracy range or jumps inconsistently during pressurization, the 圧力計 修理または交換が必要です。

酸素圧力計に対する特別な要件は何ですか?

オイル不要！高圧下の酸素はオイルと激しく反応し、爆発する可能性があります。酸素特有の 圧力計 くっきりとした赤色の「No Oil」マークが付いており、組み立て中に厳密な脱脂が行われます。

なぜ蒸気圧力計にピグテールサイフォンを使用しなければならないのですか?

これを「サイフォン」または「凝縮管」と呼びます。その目的は、ループ内で蒸気を冷却して水に凝縮させることです。ドレンはバリアとして機能し、高温の蒸気が直接内部に侵入するのを防ぎます。 圧力計 内部要素を損傷する可能性があります。

圧力計に「WOG」とマークが付いていますが、これは何を意味しますか?

「WOG」とは、水、油、ガスの略です。それは、 圧力計 水、油、非腐食性ガスの圧力測定に安全に使用できます。

使用圧力の 2 倍の範囲を選択することが推奨されるのはなぜですか?

これを「安全マージン」といいます。使用圧力が 50 psi の場合は、100 psi を選択してください 圧力計 ポインタが 12 時の位置 (最も読みやすい) 付近に留まり、本体への損傷を防ぎます。 圧力計 小さな圧力サージから。

デジタル圧力計は危険場所で使用できますか?

全部ではありません。可燃性ガスが発生する地域では、デジタル式を選択する必要があります。 圧力計 本質安全防爆 (IS) 評価を取得しています。機械式ゲージには回路が含まれていないため、当然の利点があります。

圧力計の指針が時々動かなくなるのはなぜですか?

これは通常、次の 3 つの理由によるものです。 1. 内部ギアの摩耗または埃。 2. メディアの結晶化によりポートがブロックされている。 3. ギアが外れる原因となる激しい圧力パルス。そんな方のために 圧力計 、修理はお勧めしません。交換する必要があります。

圧力計は高温媒体中で高温または低温を測定しますか?

通常は高いです。金属弾性要素は、高温で弾性率が低下するにつれて「柔らかく」なります。同じ圧力下では、より多くの変位が発生し、 圧力計 実際の圧力よりも高い測定値を表示します。

「フルスケール精度」と「読み取り精度」とは何ですか?

これはよくある誤解です。ほとんど 圧力計s フルスケール精度で評価されています。精度 1% の 100 バールゲージを使用して 10 バールを測定した場合でも、誤差はプラスまたはマイナス 1 バールです。これは、10 bar では相対誤差が 10% であることを意味します。常に次のものを選択してください 圧力計 作業点がスケールの中央になるように範囲を調整します。